JP2002287504A - 現像ローラ及びその製造方法、現像装置並びに画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高い磁気特性と主極部の高精度を備えた現像
ローラを低コストに提供する。 【解決手段】 現像ローラの磁石ローラ１２の円筒形マ
グロール１４に２段構成の溝部を設ける。その２段構成
の内周側の溝に磁性粉を充填し圧縮成形して高磁力マグ
ネット１５とし、現像極とする。２段構成の外周側の溝
を利用して高磁力マグネット１５の上面に接着剤を塗布
し、保護膜１８を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機、プリン
タ、ファクシミリ等の画像形成装置に装着される現像装
置と、現像ローラ及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真その他の、粉体トナーを用いた
画像形成方法において、二成分現像剤を用いた磁気ブラ
シ現像は周知であり、複写機、プリンタ、ファクシミリ
等の画像形成装置において広く利用されている。

【０００３】磁気ブラシ現像では、現像剤担持体の表面
に現像剤を搬送し、現像剤をブラシ状(磁気ブラシ)に保
持させて像担持体に接触させ、静電潜像が形成された像
担持体と電気的バイアスが印加されたスリーブとの間の
電界によってトナーが潜像面に選択的に付着することに
より、現像が行われる。

【０００４】上記現像剤担持体は、通常、円筒状のスリ
ーブ（現像スリーブ）として構成され、このスリーブ表
面に現像剤の穂立ちを生じさせるように磁界を形成する
磁石体（磁石ローラ）をスリーブ内部に備えている。穂
立ちの際、キャリアが磁石ローラで生じる磁力線に沿う
ようにスリーブ上に穂立ちすると共に、この穂立ちに係
るキャリアに対して帯電トナーが付着している。上記磁
石ローラは、複数の磁極を有し、それぞれの磁極を形成
する磁石が棒状などに構成されていて、特にスリーブ表
面の現像領域部分では現像剤を立ち上げる現像主磁極を
備えている。上記スリーブと磁石ローラの少なくとも一
方が動くことでスリーブ表面に穂立ちを起こした現像剤
が移動するようになっており、現像領域に搬送された現
像剤は上記現像主磁極から発せられる磁力線に沿って穂
立ちを起こし、この現像剤のチェーン穂は撓むように潜
像担持体表面に接触し、接触した現像剤のチェーン穂が
潜像担持体との相対線速差に基づいて静電潜像と擦れ合
いながら、トナー供給を行う。なお、現像領域とは、現
像剤担持体上で磁気ブラシが立ち上がり潜像担持体と接
触している範囲とする。

【０００５】従来の磁気ブラシ現像装置においては、画
像濃度を高くするための現像条件と低コントラスト画像
を良好に得るための現像条件とが両立せず、高濃度部と
低濃度部との双方を同時に改善することが困難である。
即ち、画像濃度を高くするための現像条件としては、
(i)潜像担持体と現像スリーブとの間隔である現像ギャ
ップを狭くすること、あるいは(ii)現像領域幅を広くす
ることなどが挙げられる。一方、低コントラスト画像を
良好に得るための現像条件としては、(i')現像ギャップ
を広くすること、あるいは(ii')現像領域幅を狭くする
ことなどがある。つまり、双方の現像条件は相対するも
のであって両立せず、全濃度域にわたって双方の条件を
満たして良質な画像を得ることは一般に困難とされてい
る。

【０００６】例えば低コントラスト画像を重視する場合
には、ベタラインのクロス部や黒ベタ、ハーフトーンベ
タ画像の後端部に白抜けを生じる所謂「後端白抜け」と
称される異常画像が発生しやすい。また同じ幅で形成し
た格子画像の横線が縦線よりも細くなったり、１ドット
などの小さい点画像が現像されないなどの現象も発生し
ている。

【０００７】このような従来からの課題であった画像濃
度を高くするための現像条件と低コントラスト画像を良
好に得るための現像条件とを高い時点で満足させ、全濃
度域にわたって良質な画像を得るための現像方法及び現
像装置等を本願出願人は先に提案している（特願２００
０−２９６３７）。

【０００８】上記の本願出願人が先に提案した現像装置
においては、現像ローラの主極部は極間角度が従来の現
像ローラに比べて狭いため、マグネット材料に高い磁気
特性が必要となる。また、主極部の精度が従来の現像ロ
ーラに比べて高い精度（従来の±２度に対して±１度）
が要求される。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、現像ロ
ーラ主極部の高い磁気特性と高精度を達成するために
は、従来用いられていた材料やローラ構成及び製造方法
では実現が困難である。特に、マグネット材料について
は従来一般的に用いられているフェライト系マグネット
では要求の達成が困難なため、現像ローラの主極部にＮ
ｅ−Ｆｅ−Ｂ等のいわゆる希土類磁石を用いる必要が生
じる。希土類マグネットはコストが高いので、高い磁気
特性が必要となる現像ローラ（磁石ローラ）の主極部の
みに希土類マグネットを用い、その他の極はフェライト
系マグネットを使用する構成が現実的である。

【００１０】現像主極部のみに高い磁気特性のマグネッ
トを配置する構成としては、：マグネットローラの現
像極に相当する部分に溝を設け、その溝に高磁力のマグ
ネットブロック埋設する構成、：マグネットローラの
現像極に相当する部分に溝を設け、その溝に高磁力の磁
性粉を充填して圧縮成形する構成、が一般的である。

【００１１】上記の構成では、マグネットブロックの
長手方向（ローラ軸方向）の磁束密度バラツキ、形状
(寸法)バラツキやマグネットローラとの貼り付け精度、
磁束密度の不足が課題である。の構成では、埋設（充
填）するマグネットにバインダーがないため、磁性紛を
高密度に充填することが可能であり、よりも高磁力が
期待できる。課題としては、磁性紛を高密度充填するこ
とによる高磁力化、均一に充填することによる磁束密度
バラツキの低減、磁性紛の防錆・保持、端部処理等が挙
げられる。

【００１２】また、上記の構成においては、磁性紛は
充填しただけでは溝に保持できず、特に着磁の時に衝撃
を受けるため、そのままでは磁性紛が飛び散ってしま
う。そのため、磁性紛を保持する機構が必要がある。さ
らに、磁性紛材料としては高い磁気特性である希土類磁
石を用いることが有効であるが、希土類磁石は非常に錆
びやすく、防錆処理が必要となる。磁性紛の保持・防錆
の手段としては、充填した磁性紛の表面に保護膜を形成
することが有効である。

【００１３】保護膜の形成にはいくつか手段が考えられ
るが、磁性紛の表面に接着剤を塗布する方法がある。こ
の場合、塗布後に磁性紛に浸透する前に硬化することが
望まれるため、硬化時間が短い接着剤が適している。接
着剤を塗布する方法としては、高密度充填された磁性紛
に接着剤を塗布し、その後にブレードで接着剤の厚さを
均一にする工法が挙げられる。しかし、この工法では厚
さを均一にするのが困難である。特に局所的に膜厚が薄
いところが発生すると、接着剤をブレードでならす時に
充填した磁性紛が動き、充填した磁性紛の厚さが不均一
になり、現像極での磁気特性もバラツキが大きくなって
しまう。さらに、着磁での衝撃に耐えられず、磁性紛が
飛び散ることがある。

【００１４】また、上記の構成においては、現像極の
高磁力化は磁性紛の充填密度により決定する。磁性紛を
高密度充填することにより、現像極の高磁束密度・狭半
値幅（高精度）が達成できる。磁性紛の高密度充填の達
成手段としては、磁性紛充填時の圧縮条件、磁性紛の小
粒径化、助剤の添加等が挙げられる。マグネットローラ
の溝部に充填する場合は、圧縮圧を大きくするとマグネ
ットローラの溝部が変形するため、100kgf/cm2程度まで
しか圧縮圧を上げることはできず、高密度充填は達成で
きない。また、磁性紛の粒径を小さくすることにより高
密度充填の効果はあるが、圧縮圧に制約がある中では限
界がある。

【００１５】本発明は、上記の構成による現像ローラ
における上述の問題を解決し、高い磁気特性と主極部の
高精度を備えた現像ローラを低コスト且つ容易に製造で
きる方法を実現し、これによって全濃度域にわたって良
質な画像を得ることのできる現像装置及び画像形成装置
を提供することを課題とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】前記の課題は、本発明に
より、非磁性スリーブの内部に磁石ローラを配置した現
像ローラにおいて、前記磁石ローラは、磁性粉と高分子
化合物を混合して成形した円筒状マグネットと、該円筒
状マグネットの現像極に相当する部分に配置された現像
極マグネットとからなり、前記円筒状マグネットは、現
像極に相当する部分に外周面に開口し軸方向に延設され
る外周溝と、該外周溝より周方向の幅が狭く外周溝の底
部から軸心方向に凹んで形成され軸方向に延設される内
周溝とからなる２段構成の溝部を少なくとも１つ有し、
前記現像極マグネットは、前記内周溝に磁性粉を充填し
て圧縮成形され、該現像極マグネット上面の前記外周溝
に保護膜が形成されていることにより解決される。

【００１７】また、前記内周溝の底部と円筒状マグネッ
トの芯金外周面との距離が１．５ｍｍ以上であると、好
適である。また、前記保護膜が硬化前に前記磁性粉内に
浸透することにより、前記内周溝に充填した磁性粉が内
周溝から盛り上がっていると、好適である。

【００１８】また、前記円筒状マグネットは、芯金を挟
んだ前記溝部の反対側部分が平面形状に構成されている
と、好適である。また、前記円筒状マグネットの前記平
面形状に構成された部分の幅が前記溝部の幅よりも大き
いと、好適である。

【００１９】また、前記保護膜の厚さが０．１〜０．１
５ｍｍであると、好適である。また、前記の課題を解決
するため、本発明は、非磁性スリーブの内部に磁石ロー
ラを配置した現像ローラにおいて、前記磁石ローラは、
磁性粉と高分子化合物を混合して成形した円筒状マグネ
ットと、該円筒状マグネットの現像極に相当する部分に
配置された現像極マグネットとからなり、前記円筒状マ
グネットは、現像極に相当する部分に外周面に開口し軸
方向に延設される少なくとも１つの溝部を有し、前記現
像極マグネットは、磁性粉、潤滑剤及び表面改質剤から
なる材料を前記溝部に充填して圧縮成形されることを提
案する。

【００２０】また、前記磁性粉が希土類磁石であると、
好適である。また、前記潤滑剤がステアリン酸又はステ
アリン酸化合物であると、好適である。

【００２１】また、前記潤滑剤の配合比が０．５ｗｔ％
以下であると、好適である。また、前記表面改質剤がシ
ラン系カップリング剤又はシリコーンオイルであると、
好適である。

【００２２】また、前記表面改質剤の配合比が２ｗｔ％
以上５ｗｔ％以下であると、好適である。また、前記の
課題は、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の現像ロ
ーラを備える現像装置により解決される。

【００２３】また、前記の課題は、請求項１３に記載の
現像装置を備える画像形成装置により解決される。ま
た、前記の課題を解決するため、本発明は、非磁性スリ
ーブの内部に磁石ローラを配置した現像ローラの製造方
法において、前記磁石ローラの円筒状マグネットの現像
極に相当する部分に外周面に開口し軸方向に延設される
外周溝と、該外周溝より周方向の幅が狭く外周溝の底部
から軸心方向に凹んで形成され軸方向に延設される内周
溝とからなる２段構成の溝部を少なくとも１つ設け、該
溝部の前記内周溝に磁性粉を充填し圧縮成形して現像極
マグネットとし、該現像極マグネット上面の前記外周溝
に保護膜を形成することを提案する。

【００２４】また、前記の課題を解決するため、本発明
は、非磁性スリーブの内部に磁石ローラを配置した現像
ローラの製造方法において、前記磁石ローラの円筒状マ
グネットの現像極に相当する部分に外周面に開口し軸方
向に延設される少なくとも１つの溝部を設け、該溝部に
磁性粉、潤滑剤及び表面改質剤からなる材料を充填し圧
縮成形して現像極マグネットとすることを提案する。

【００２５】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の一実施形態の現
像ローラの断面を磁気波形とともに示す模式図である。
この図に示す現像ローラ１０は、非磁性体を円筒形に形
成した現像スリーブ１１内に磁石ローラ体１２を配置し
たものである。磁石ローラ体１２は、芯金１３が嵌装さ
れた円筒状のマグネットロール１４と、主極部を構成す
る高磁力マグネット（現像極マグネット）１５から構成
されている。本現像ローラ１０を備える現像装置におい
て、磁石ローラ体１２は固定配置され、現像スリーブ１
１は回転駆動される。

【００２６】円筒状のマグネットロール１４は、現像主
極以外の磁気特性を形成する部分であり、射出成形又は
押出し成形にて製造したものである。高磁力マグネット
１５を充填するための溝は、マグネットロールの成形時
に形成する方法と、成形後に機械加工により形成する方
法がある。マグネットロール１４の材料は特に限定する
ものではないが、磁性粉に高分子化合物を混合したいわ
ゆるプラスチックマグネットもしくはゴムマグネットを
用いることが多い。磁性粉としてはＳｒフェライトない
しＢａフェライトを用い、高分子化合物としては６ＰＡ
もしくは１２ＰＡ等のＰＡ（ポリアミド）系材料、ＥＥ
Ａ（エチレン・エチル共重合体）又はＥＶＡ（エチレン
・ビニル共重合体）等のエチレン系化合物、ＣＰＥ（塩
素化ポリエチレン）等の塩素系材料、ＮＢＲ等のゴム材
料を使用することができる。

【００２７】また、現像主極を形成するための高磁力マ
グネット１５は、幅が狭く且つ高い磁気特性を得るため
に、多くはＮｅ系（Ｎｅ・Ｆｅ・Ｂ等）又はＳｍ系（Ｓ
ｍ・Ｃｏ、Ｓｍ・Ｆｅ・Ｎ等）の希土類マグネット粉を
マグネットロール１４の溝（後述する）に充填して圧縮
成形したものである。

【００２８】図２は、マグネットロール１４に設けた溝
部を詳しく示す拡大図である。この図に示すように、本
実施形態におけるマグネットロール１４には２段構成の
溝が形成されている。すなわち、外周面に開口する幅
（ロール周方向の幅）が広くて深さの浅い溝（外周溝と
呼ぶ）１６と、その外周溝１６の底部から内周側に凹ん
で形成された幅が狭く深い溝（内周溝と呼ぶ）１７であ
る。本実施形態では、外周溝１６の幅（ロール周方向の
幅）は４ｍｍで深さは０．１５ｍｍである。また、内周
溝１７の幅は２ｍｍで深さは２ｍｍである。これらの溝
がマグネットロール１４の長手方向（軸方向）に沿って
延設されていることは言うまでもない。

【００２９】そして、上記内周溝１７の部分に上述の希
土類マグネット粉を高密度充填し、その上の外周溝１６
の部分に接着剤を用いて保護膜を形成する。マグネット
ロール１４に希土類マグネット粉を充填して高磁力マグ
ネット１５とし、保護膜１８を形成した様子を図３に示
す。

【００３０】保護膜１８の膜厚については、厚くすると
磁性紛とスリーブ表面との距離が大きくなり、磁気特性
には不利となる。逆に薄くすると着磁での衝撃に耐え切
れず、磁性紛を保持しきれなくなる。そのため、保護膜
１８の膜厚としては０．１ｍｍ〜０．１５ｍｍであるこ
とが望ましい。

【００３１】保護膜１８を形成する接着剤は特に限定さ
れるものではないが、硬化時間が短いＵＶ硬化型接着剤
等が適している。硬化するまでに接着剤が磁性紛に（一
部）浸透すると、図４に示すように、硬化後に充填した
磁性紛が盛り上がる。盛り上がることにより、磁性紛と
スリーブ表面との距離が小さくなることから、保護膜が
０．１ｍｍ〜０．１５ｍｍの範囲であり、かつ組立後に
スリーブに当たることがなければ、高磁束密度、狭半値
幅化に有効である。

【００３２】次に、本実施形態の現像ローラの具体的な
製造方法について説明する。まず、現像極に相当する部
分に上述した階段状の溝１６，１７を有するマグネット
ロール１４を押出し成形または射出成形にて成形し、そ
のマグネットロール１４に芯金１３を挿入する。その
際、芯金１３の基準面とマグネットローラの溝の位置を
基準に、完成品の磁極位置に合わせる。なお、本実施形
態では、マグネットロール１４の直径は１８ｍｍ、芯金
１３の直径は６ｍｍ、スリーブ１１の直径は２０ｍｍで
ある。芯金挿入は圧入になるため、マグネットロールの
割れが発生することがある。割れは肉厚が薄い溝の部分
で最も発生しやすい。一方、溝深さは深くするほど磁性
紛の体積が大きくなり、高い磁気特性が期待できるが、
割れを防ぐには芯金と溝底面との肉厚（距離）は１．５
ｍｍ以上あることが必要である。

【００３３】芯金１３を挿入したマグネットロール１４
に対し、内周溝１７に磁性紛を高密度充填する。磁性紛
を高密度に充填するほど高い磁気特性が期待できる。高
密度充填する方法としては、振動を与えながら充填す
る、大きな圧縮力で充填することが挙げられる。圧縮力
を大きくすると、マグネットロールの変形が懸念され
る。ロールの変形には、溝の変形と圧縮力を支える溝の
対極部分（芯金１３を挟んだ溝と反対側の部分）の変形
が挙げられる。溝の対極部分の変形については、図５に
示すように、圧縮力を支える部分である溝対極部１９を
平面にすることにより、余裕度が向上できる。また、溝
の変形が発生するほどの大きな圧縮力を掛けることはで
きないが、溝の幅よりも対極の平面部１９の幅を大きく
することにより、溝の変形が発生しない範囲の圧縮力で
あれば溝の対極部１９の変形も発生しないことになり、
溝の変形が発生するぎりぎりまで圧縮力をかけることが
でき、圧縮力に対する余裕度がさらに高くなり、高密度
充填が達成できる。

【００３４】磁性粉を充填した後、接着剤を磁性粉の上
に満たす。すなわち、外周溝１６に接着剤を満たし、保
護膜を形成する。その際、外周溝１６の壁を利用してブ
レードでならすことにより、接着剤は硬化するまで不必
要なところに流れることはない。保護膜の厚さは外周溝
１６の厚さ（深さ）とほぼ等しくなり、均一な膜厚にす
ることができる。

【００３５】このようにして、マグネットロール１４に
磁性粉を充填して高磁力マグネット１５とし、保護膜１
８を形成後、着磁を行って所望の磁気特性を得る。これ
により、磁石ローラ体１２が構成される。そして、その
磁石ローラ体１２をスリーブ１１の内部に収め、フラン
ジを組み立て、現像ローラ１０とする。

【００３６】このようにして製造された本実施形態の現
像ローラ１０は、現像極の磁束密度１０５ｍＴ（ミリテ
スラ）、半値幅２１度となり、現像極の高磁束密度、狭
半値幅（高精度）化が達成できる。なお、半値幅とは、
法線方向の磁力分布曲線の最高法線磁力（頂点）の半分
の値を指す部分の角度幅のことである。

【００３７】上記のように、本実施形態の現像ローラ１
０においては、マグネットロール１４の現像極に相当す
る部分に階段状の２段の溝（外周溝１６、内周溝１７）
を形成し、１段目の内周溝１７に磁性紛を充填し、２段
目の外周溝１６に保護膜１８を形成することにより、外
周溝１６の壁部を利用して保護膜１８の膜厚を均一にす
ることができる。

【００３８】保護膜の厚さを０．１ｍｍ〜０．１５ｍｍ
とすることにより、高い磁気特性と充填した磁性紛の保
持・防錆とを実現することができる。また、マグネット
ロール１４においては、芯金１３と内周溝１７底部との
肉厚を１．５ｍｍ以上にすることにより、芯金圧入によ
るマグネットロールの割れを防ぐことができる。

【００３９】そして、保護膜材料が硬化前に磁性紛内に
浸透し、充填した磁性紛が磁性紛収納部（溝部）から盛
り上がるように構成した場合には、磁性紛とスリーブ表
面との距離が小さくなることから、より高磁束密度、狭
半値幅の現像ローラを得ることができる。

【００４０】さらに、マグネットロール１４の現像極
（溝部）の反対側の部分を平面部１９として構成した場
合には、磁性紛充填での圧縮圧に対するマグネットロー
ル１４の変形の余裕度が大きくなり、磁性粉を高密度に
充填することができ、高磁束密度が達成できる。

【００４１】その溝部の対極部分の平面部１９の幅を溝
部の幅よりも大きくすることにより、圧縮によるマグネ
ットロールの変形の余裕度が、溝よりも溝の対極部の方
が高くなり、磁性粉を高密度に充填することができ、高
磁束密度が達成できる。

【００４２】次に、第２発明の実施形態について説明す
る。本願発明者らは、磁性紛に助剤の添加をすることを
検討した結果、潤滑剤、表面改質剤を添加することによ
り、現像極の高磁力化に効果があることが判った。

【００４３】磁性紛に潤滑剤を添加して溝に圧縮成形す
ることにより、磁気特性が高くなり、軸方向バラツキが
小さくなる。これは潤滑剤により磁性紛の摩擦を弱め、
弱い圧縮圧でも充填されやすくなり、また充填された磁
性紛の表面形状が均一になることによる。潤滑剤として
はステアリン酸あるいはステアリン酸化合物(ステアリ
ン酸亜鉛、ステアリン酸アルミニウム、ステアリン酸カ
ルシウム、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸ス
トロンチウム、ステアリン酸バリウム、ステアリン酸リ
チウム等)を用いることにより、０．０５〜０．５ｗｔ
％程度の少ない配合比で潤滑の効果が得られる。

【００４４】また、磁性紛に表面改質剤を添加すること
により、現像極の高磁力化が達成できる。表面改質剤と
してシランカップリング剤を用いることにより、シラン
カップリング剤の両末端の官能基が磁石粉とステアリン
酸あるいはステアリン酸化合物と反応し、カップリング
効果が得られ、磁性粉の高密度充填が可能になる。ま
た、シランカップリング剤による磁性紛の表面処理によ
り、磁石紛の保護膜として働き、防錆が可能である。さ
らに、圧縮成形時に磁性粉同士を結着し、バインダー的
な効果が得られる。磁性紛の保持には着磁電解印可時の
衝撃に耐える強度が必要であるが、シランカップリング
剤では２ｗｔ％以上であれば充分な強度が得られ、ＰＡ
(ポリアミド／ナイロン樹脂)等のバインダーを用いるよ
りも少ない配合比で磁性紛を保持でき、高磁力が達成で
きる。配合比を高くすると磁気特性が低下するため、５
ｗｔ％以下が望ましい。これらにより磁性紛の保持・防
錆のための保護膜の形成、及び端部処理が不用になり、
工程を簡素化できる。保護膜が不用になると、充填した
磁性紛の表面とスリーブ表面の距離を短くすることによ
る現像極の高磁力化も達成できる。シランカップリング
材としては、オレフィン官能性シラン、エポキシ官能性
シラン、アミノ官能性シラン等を用いることができる。
また、シリコーンオイル配合剤を用いることによっても
同様の効果が得られ、潤滑剤としての効果も得られる。

【００４５】図６は、本実施形態の現像ローラの断面を
磁気波形とともに示す模式図である。この図に示す現像
ローラ１０Ｂの基本的な構成は図１で説明したものと同
様であるので、重複する説明を省略し、異なる部分につ
いて説明する。

【００４６】本実施形態においては、マグネットロール
１４Ｂは階段状の２段溝を有しておらず、幅２ｍｍ×高
さ（深さ）２ｍｍの１段の方形溝を有するものである。
その１段の方形溝に、上記のような磁性紛に潤滑剤及び
表面改質剤を添加したものを充填・圧縮成形して高磁力
マグネット１５Ｂとする。

【００４７】本実施形態の現像ローラ１０Ｂの具体的な
製造方法について説明する。まず、現像極に相当する部
分に幅２ｍｍ、深さ２ｍｍの溝を有するマグネットロー
ル１４Ｂ(φ18)を押出し成形にて成形する。材料はフェ
ライト系プラスチックマグネットを用いた。成形したマ
グネットロール１４Ｂに芯金１３を挿入する。その際、
芯金の基準面とマグネットロールの溝の位置を設定角度
になるように挿入する。

【００４８】次に、マグネットロール１４Ｂの上記溝部
（現像極）に高磁力マグネット１５Ｂを成形する。磁石
（磁性粉）材料はＮｄ-Ｆｅ-Ｂ系磁石・ＭＱＰ-Ｂ(magn
equench社)を用いた。乾式アトライタＭＡ１Ｄ(三井金
属鉱山製)を用い磁性紛を粉砕し、平均粒径を５０μｍ
とした。潤滑剤はステアリン酸亜鉛Ｓｚ２０００(堺化
学工業)を用い、磁石粉に対し、０．１ｗｔ％を配合し
た。表面改質剤としてアミノシラン系のシランカップリ
ング剤ＫＢＭ６０３(信越化学工業製)を用い、磁石粉に
対し、２．５ｗｔ％配合する。

【００４９】これらの混合物をヘンシェルミキサーで混
錬し、室温で３時間ほど反応させた後、マグネットロー
ル１４Ｂの上記溝部に充填し、圧縮圧力２５０ｋｇ／ｃ
ｍ^２で成形した。

【００５０】高磁力マグネット１５Ｂの成形後に、現像
極を空芯コイルで着磁し、次に現像極以外の他の極をヨ
ーク着磁し、所望の磁気特性を得る。これにより、磁石
ローラ体１２Ｂが構成される。そして、その磁石ローラ
体１２Ｂをスリーブ１１(φ20)の内部に収め、フランジ
を組み立て、現像ローラ１０Ｂとする。

【００５１】このようにして作製された現像ローラ１０
Ｂは、現像極の磁束密度１０５ｍＴ、半値幅２１度とな
り、現像極の高磁束密度、狭半値幅化が達成できる。

【００５２】上述したように、本実施形態においては、
現像極に相当する部分に配置した高磁力マグネット１５
Ｂが磁性粉と潤滑剤と表面改質剤からなることにより、
従来のボンド磁石よりも高磁力が達成でき、現像極の高
磁束密度・狭半値幅が達成できる。潤滑剤を添加するこ
とにより低圧圧縮でも高密度充填が可能である。表面改
質剤は磁性粉表面を被覆化し、磁性粉表面の保護膜とし
て働き、防錆効果が期待できる。また、圧縮時の圧力で
磁性粉同士を結着することによりバインダー的に働き、
着磁電界を印可した時に形が変形することのない機能を
発揮することもできる。これらにより磁性紛の保持・防
錆のための保護膜の形成及び端部処理が不用になり、製
造工程を簡素化できる。保護膜が不用になると、充填し
た磁性紛の表面とスリーブ表面の距離を短くすることに
よる現像極の高磁力化も達成できる。

【００５３】高磁力マグネット１５Ｂとして希土類磁石
を使用することにより、フェライト磁石では達成できな
かった高い磁力を達成できる。幅２ｍｍ高さ２．５ｍｍ
長さ３００ｍｍの高磁力マグネットの場合、希土類磁石
単独で８５ｍＴを達成できる。フェライト磁石では４０
ｍＴが限界である。

【００５４】磁性粉に添加する潤滑剤としてステアリン
酸あるいはステアリン酸化合物を使用することにより、
少量でも潤滑性が付与され、低圧でも高密度充填が可能
であり、現像極の高磁束密度・狭半値幅化及び軸方向バ
ラツキの低減が達成できる。

【００５５】磁性粉に添加する表面改質剤としてシラン
カップリング剤を用いることにより、シランカップリン
グ剤の両末端の官能基が磁性粉とステアリン酸あるいは
ステアリン酸化合物と反応し、カップリング効果が得ら
れ、高密度充填が可能となる。同時に磁性紛の表面を処
理し、保護膜として働くと共に圧縮成形時に磁性紛同士
を結着し、バインダー的な効果が得られる。また、シリ
コーンオイル配合剤を用いても同様の効果が得られ、潤
滑剤としての効果も得られる。

【００５６】磁性粉に添加する潤滑剤の添加量を０．５
ｗｔ％以下に設定することにより、潤滑性が向上し、よ
り大きな充填密度、磁気特性と、バラツキの低減が達成
できる。

【００５７】磁性粉に添加する表面改質剤の配合比を最
適化（２ｗｔ％以上、５ｗｔ％以下）することにより、
より少ない量で充填密度を向上させると共に、着磁電界
の印加時のショックで磁石の角型形状が変形したり、内
部の磁石粉が表面に析出することがなくなる。

【００５８】以上、本願発明の現像ローラを２つの実施
形態で説明したが、次に、その現像ローラを備える現像
装置について説明する。図５に示す現像装置５におい
て、現像剤担持体である現像ローラ１０が画像形成装置
の感光体ドラム１に近接するように配置されていて、双
方の対向部分には、感光体ドラムと磁気ブラシが接触す
る現像領域が形成されている。現像ローラ１０は、上記
説明した現像ローラ１０又は１０Ｂである。その現像ロ
ーラのスリーブ１１が不図示の回転駆動機構によって図
中時計回りに回転されるようになっている。本実施形態
においては、感光体ドラム１と現像スリーブ１１との間
隔である現像ギャップは０．４ｍｍに設定されている。

【００５９】現像剤の搬送方向（図５では時計回り方
向）における現像領域の上流側部分には、現像剤チェー
ン穂の穂高さ、即ち、現像スリーブ１１上の現像剤量を
規制するドクタブレード２４が設置されている。このド
クタブレード２４と現像スリーブ１１との間隔であるド
クタギャップは０．４ｍｍに設定されている。更に現像
ローラの感光体ドラムとは反対側領域には、現像装置ケ
ーシング内の現像剤を攪拌しながら現像ローラ１０へ汲
み上げるためのスクリュー２３が設置されている。

【００６０】現像ローラのスリーブ１１内には、当該現
像スリーブ１１の周表面に現像剤の穂立ちを生じるよう
に磁界を形成する磁石ローラ体（磁石ローラ）１２が固
定状態で備えられる。この磁石ローラ体から発せられる
法線方向磁力線に沿うように、現像剤のキャリアが現像
スリーブ１１上にチェーン状に穂立ちを起こし、このチ
ェーン状に穂立ちを生じたキャリアに帯電トナーが付着
されて、磁気ブラシが構成される。当該磁気ブラシは現
像スリーブ１１の回転によって現像スリーブ１１と同方
向（図で見て時計回り方向）に移送されることとなる。

【００６１】本実施形態の現像装置５においては、現像
主極の半値幅が２１°で１０５ｍＴの磁束密度が得られ
るように構成されている。このような高い磁気特性を備
えることにより、全濃度域にわたって良質な画像を得る
ことができる。また、上記のような高い磁気特性と現像
主極部の高精度は、上述したような構成の現像ローラ１
０を備えることにより、低コストで実現することが可能
となる。なお、半値幅とは、法線方向の磁力分布曲線の
最高法線磁力（頂点）の半分の値を指す部分の角度幅の
ことである。

【００６２】最後に、本発明の適用を複写装置に広げて
説明する。図６に示す複写装置１００は、装置本体のほ
ぼ中央部に感光体ドラム１を中心とする作像部を配し、
下部には４段の給紙段２ａ〜ｄからなる給紙部２を配置
している。装置上部には原稿画像を読み取る読取部３が
配設され、装置上部に自動原稿給送装置（ＡＤＦ）２１
を装着している。

【００６３】複写装置１００の作像部において、静電潜
像担持体である感光体ドラム１の周囲には、帯電装置
４、上述の現像装置５、転写搬送装置６、クリーニング
装置７等が配設されている。これらの上方には光書込み
装置７が設けられている。光書込み装置７より発せられ
るレーザ光は、帯電装置４と現像装置５の間の書き込み
位置にて感光体ドラム１に照射される。そして、クリー
ニング装置７の図において左方には定着装置９が設けら
れている。また、その下方には両面トレイ２２が設けら
れている。

【００６４】このような構成において、帯電装置４によ
って表面を一様に帯電された感光体ドラム１には、光書
込み装置７からのレーザ光によって静電潜像が形成さ
れ、現像装置４によってトナー像を形成される。当該ト
ナー像は、転写ベルトなどで構成された転写搬送装置５
によって、感光体ドラム１から、給紙部２より搬送され
た記録紙上へ転写される。そして、未定着トナー像を転
写された記録紙は定着装置９へ搬送され、トナー像が記
録紙に定着される。一方、転写されずに感光体ドラム上
に残留したトナーは、クリーニング装置７によって除去
され回収される。残留トナーを除去された感光体ドラム
１は図示しない除電手段で初期化され、次回の画像形成
プロセスに供される。トナー像が定着された記録紙は、
図示しない排紙トレイに排出される。両面記録を行う場
合、記録紙は両面トレイ２２へ搬送され、ここから再度
作像部に給送されて記録紙裏面への記録が行われた後、
図示しない排紙トレイに排出される。

【００６５】以上、本発明を図示の実施形態により説明
したが、本発明はこれに限定されるものではない。例え
ば、現像ローラの現像極に相当する部分に設けた高磁力
マグネット１５（１５Ｂ）の数は実施形態の１個に限る
ものではなく、２つあるいはそれ以上の個数とすること
ができる。現像極を複数の高磁力マグネットで構成する
場合には、各マグネットは隣のマグネットとの極性が異
なるように配置するものとする。また、現像装置の現像
ローラ以外の部分の構成は、適宜変更することができ
る。もちろん、現像装置が装着される画像形成装置の構
成、例えば作像部の構成等は任意な構成とすることがで
きる。また、複写装置に限らずファクシミリやプリンタ
でもよいことは言うまでもない。

【００６６】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の構成に
よれば、外周溝の壁部を利用して保護膜の膜厚を均一に
することができ、溝部に充填された磁性粉の状態を変化
させることがなく、バラツキのない磁気特性を得ること
ができる。また、着磁の際に磁性粉が飛び散ることも防
止できる。

【００６７】請求項２の構成により、芯金圧入によるマ
グネットロールの割れを防ぐことができる。請求項３の
構成により、磁性紛とスリーブ表面との距離が小さくな
ることから、より高磁束密度、狭半値幅の現像ローラを
得ることができる。

【００６８】請求項４の構成により、磁性紛充填での圧
縮圧に対するマグネットロールの変形の余裕度が大きく
なり、磁性粉を高密度に充填することができ、高磁束密
度が達成できる。

【００６９】請求項５の構成により、圧縮によるマグネ
ットロールの変形の余裕度が、溝よりも溝の対極部の方
が高くなり、磁性粉を高密度に充填することができ、高
磁束密度が達成できる。

【００７０】請求項６の構成により、高い磁気特性と充
填した磁性紛の保持・防錆とを実現することができる。
請求項７の構成により、従来のボンド磁石を使用するよ
りも高磁力が達成でき、現像極の高磁束密度・高精度化
が達成できる。潤滑剤を添加することにより低圧圧縮で
も高密度充填が可能である。表面改質剤は磁性粉表面を
被覆化し、磁性粉表面の保護膜として働き、防錆効果が
期待できる。また、圧縮時の圧力で磁性粉同士を結着す
ることによりバインダー的に働き、着磁電界を印可した
時に形が変形することのない機能を発揮することもでき
る。これらにより磁性紛の保持・防錆のための保護膜の
形成及び端部処理が不用になり、製造工程を簡素化でき
る。保護膜が不用になると、充填した磁性紛の表面とス
リーブ表面の距離を短くすることによる現像極の高磁力
化も達成できる。

【００７１】請求項８の構成により、フェライト磁石で
は達成できなかった高い磁力を達成できる。請求項９の
構成により、磁性粉に添加する潤滑剤としてステアリン
酸あるいはステアリン酸化合物を使用するので、少量で
も潤滑性が付与され、低圧でも高密度充填が可能であ
り、現像極の高磁束密度・狭半値幅化及び軸方向バラツ
キの低減が達成できる。

【００７２】請求項１０の構成により、磁性粉に添加す
る潤滑剤の添加量を０．５ｗｔ％以下に設定するので、
潤滑性が向上し、より大きな充填密度、磁気特性と、バ
ラツキの低減が達成できる。

【００７３】請求項１１の構成により、磁性粉に添加す
る表面改質剤としてシランカップリング剤を用いるの
で、シランカップリング剤の両末端の官能基が磁性粉と
ステアリン酸あるいはステアリン酸化合物と反応し、カ
ップリング効果が得られ、高密度充填が可能となる。同
時に磁性紛の表面を処理し、保護膜として働くと共に圧
縮成形時に磁性紛同士を結着し、バインダー的な効果が
得られる。また、シリコーンオイル配合剤を用いても同
様の効果が得られ、潤滑剤としての効果も得られる。

【００７４】請求項１２の構成により、磁性粉に添加す
る表面改質剤の配合比を最適化（２ｗｔ％以上、５ｗｔ
％以下）するので、より少ない量で充填密度を向上させ
ると共に、着磁電界の印加時のショックで磁石の角型形
状が変形したり、内部の磁石粉が表面に析出することが
なくなる。

【００７５】請求項１３の現像装置及び請求項１４の画
像形成装置によれば、主極部の高い磁気特性が高精度に
なされた現像ローラを備えるので、全濃度域にわたって
良質な画像を簡単な構成で低コストに実現することがで
きる。

【００７６】請求項１４の現像ローラ製造方法によれ
ば、磁性粉を保護する保護膜の膜厚を均一にした磁石ロ
ーラ体を容易に製造でき、高性能な現像ローラの製造コ
ストを低減させることができる。

【００７７】請求項１５の現像ローラ製造方法によれ
ば、磁性粉の高密度充填および磁性粉表面の保護・防錆
が可能な磁石ローラ体を容易に製造でき、高性能な現像
ローラの製造コストを低減させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の現像ローラの断面を磁気
波形とともに示す模式図である。

【図２】その現像ローラのマグネットロールに設けた溝
部を詳しく示す拡大図である。

【図３】その溝部に充填成形された現像極マグネットを
詳しく示す拡大図である。

【図４】充填した磁性粉が盛り上がった様子を示す拡大
図である。

【図５】現像極マグネットの反対側部分を平面形状とし
た現像ローラの断面を磁気波形とともに示す模式図であ
る。

【図６】本願第２の発明の実施形態の現像ローラの断面
を磁気波形とともに示す模式図である。

【図７】図１又は図６に示す現像ローラを備える現像装
置の一例を示す断面構成図である。

【図８】図７に示す現像装置を備える画像形成装置の一
例を示す断面構成図である。

【符号の説明】

１ 感光体ドラム ５ 現像装置 １０ 現像ローラ １１ 現像スリーブ １２ 磁石ローラ １３ 芯金 １４ 円筒状マグネット １５ 高磁力マグネット（現像極マグネット） １６ 外周溝 １７ 内周溝 １８ 保護膜 １９ 平面部 １００ 複写装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 今村 剛 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 (72)発明者 肥塚 恭太 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 (72)発明者 掛川 美恵子 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 Ｆターム(参考） 2H031 AB02 AC14 AC18 AC19 AC20 AC30 AD01 AD05 BA04

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 非磁性スリーブの内部に磁石ローラを配
   置した現像ローラにおいて、 前記磁石ローラは、磁性粉と高分子化合物を混合して成
   形した円筒状マグネットと、該円筒状マグネットの現像
   極に相当する部分に配置された現像極マグネットとから
   なり、 前記円筒状マグネットは、現像極に相当する部分に外周
   面に開口し軸方向に延設される外周溝と、該外周溝より
   周方向の幅が狭く外周溝の底部から軸心方向に凹んで形
   成され軸方向に延設される内周溝とからなる２段構成の
   溝部を少なくとも１つ有し、 前記現像極マグネットは、前記内周溝に磁性粉を充填し
   て圧縮成形され、 該現像極マグネット上面の前記外周溝に保護膜が形成さ
   れていることを特徴とする現像ローラ。
2. 【請求項２】 前記内周溝の底部と円筒状マグネットの
   芯金外周面との距離が１．５ｍｍ以上であることを特徴
   とする、請求項１に記載の現像ローラ。
3. 【請求項３】 前記保護膜が硬化前に前記磁性粉内に浸
   透することにより、前記内周溝に充填した磁性粉が内周
   溝から盛り上がっていることを特徴とする、請求項１に
   記載の現像ローラ。
4. 【請求項４】 前記円筒状マグネットは、芯金を挟んだ
   前記溝部の反対側部分が平面形状に構成されていること
   を特徴とする、請求項１に記載の現像ローラ。
5. 【請求項５】 前記円筒状マグネットの前記平面形状に
   構成された部分の幅が前記溝部の幅よりも大きいことを
   特徴とする、請求項４に記載の現像ローラ。
6. 【請求項６】 前記保護膜の厚さが０．１〜０．１５ｍ
   ｍであることを特徴とする、請求項１に記載の現像ロー
   ラ。
7. 【請求項７】 非磁性スリーブの内部に磁石ローラを配
   置した現像ローラにおいて、 前記磁石ローラは、磁性粉と高分子化合物を混合して成
   形した円筒状マグネットと、該円筒状マグネットの現像
   極に相当する部分に配置された現像極マグネットとから
   なり、 前記円筒状マグネットは、現像極に相当する部分に外周
   面に開口し軸方向に延設される少なくとも１つの溝部を
   有し、 前記現像極マグネットは、磁性粉、潤滑剤及び表面改質
   剤からなる材料を前記溝部に充填して圧縮成形されるこ
   とを特徴とする現像ローラ。
8. 【請求項８】 前記磁性粉が希土類磁石であることを特
   徴とする、請求項７に記載の現像ローラ。
9. 【請求項９】 前記潤滑剤がステアリン酸又はステアリ
   ン酸化合物であることを特徴とする、請求項７に記載の
   現像ローラ。
10. 【請求項１０】 前記潤滑剤の配合比が０．５ｗｔ％以
    下であることを特徴とする、請求項７又は９に記載の現
    像ローラ。
11. 【請求項１１】 前記表面改質剤がシラン系カップリン
    グ剤又はシリコーンオイルであることを特徴とする、請
    求項７に記載の現像ローラ。
12. 【請求項１２】 前記表面改質剤の配合比が２ｗｔ％以
    上５ｗｔ％以下であることを特徴とする、請求項７又は
    １１に記載の現像ローラ。
13. 【請求項１３】 請求項１〜１２のいずれか１項に記載
    の現像ローラを備えることを特徴とする現像装置。
14. 【請求項１４】 請求項１３に記載の現像装置を備える
    ことを特徴とする画像形成装置。
15. 【請求項１５】 非磁性スリーブの内部に磁石ローラを
    配置した現像ローラの製造方法において、 前記磁石ローラの円筒状マグネットの現像極に相当する
    部分に外周面に開口し軸方向に延設される外周溝と、該
    外周溝より周方向の幅が狭く外周溝の底部から軸心方向
    に凹んで形成され軸方向に延設される内周溝とからなる
    ２段構成の溝部を少なくとも１つ設け、 該溝部の前記内周溝に磁性粉を充填し圧縮成形して現像
    極マグネットとし、 該現像極マグネット上面の前記外周溝に保護膜を形成す
    ることを特徴とする現像ローラの製造方法。
16. 【請求項１６】 非磁性スリーブの内部に磁石ローラを
    配置した現像ローラの製造方法において、前記磁石ロー
    ラの円筒状マグネットの現像極に相当する部分に外周面
    に開口し軸方向に延設される少なくとも１つの溝部を設
    け、 該溝部に磁性粉、潤滑剤及び表面改質剤からなる材料を
    充填し圧縮成形して現像極マグネットとすることを特徴
    とする現像ローラの製造方法。